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L'acoustique du batiment

Publié le 24 mai 2022 à 14:50

Dans le domaine du bâtiment, les nuisances sonores telles que les bruits de circulation, de pas, de conversation, d’équipements sont la source de désagréments qui peuvent aller d’une dégradation
de la qualité de vie, à des répercussions directes sur la santé des occupants.
Aujourd’hui les études montrent que 54% des Français sont gênés par le bruit provenant du voisinage extérieur et 85% par des bruits venant
de leur propre logement.

La lutte contre les bruits est donc devenue un enjeu important qui se traduit par des règlementations, des normes acoustiques qui fixent des performances acoustiques minimales à atteindre à l’intérieur des bâtiments pour garantir un confort acoustique aux occupants et usagers.
Les performances acoustiques s’expriment au moyen d’un grand nombre d’indices qui caractérisent les produits, les locaux, les phénomènes d’isolation, de correction : RA, DnTA, αw, DL,… sont autant d’indices qu’il faut appréhender pour comprendre les obligations réglementaires.
Cet essentiel de l’habitat vous propose de retrouver une présentation des principaux phénomènes rencontrés dans le domaine de l’acoustique du bâtiment ainsi que les définitions des principaux indices utilisés.
Vous retrouverez les exigences réglementaires dans l’essentiel de l’habitat dédié aux bâtiments d’habitation neufs.

Les notions essentielles de l’acoustique

Introduction à l’acoustique du bâtiment

Préalable à l’acoustique du bâtiment, ces quelques définitions permettent de mieux appréhender les valeurs et unités
utilisées pour caractériser les produits, systèmes et exigences réglementaires.

 

Le son s’est la sensation auditive engendrée par une onde acoustique qui se propage dans un milieu.
L’onde acoustique résulte d’une vibration de l’air due à une suite de pression et de dépression. Tout son résulte de la vibration d’un corps. Dans l’air, la vibration des molécules se transmet de proche en proche depuis la source jusqu’à l’organe de réception qui peut être un appareil de mesure ou l’oreille humaine.
Le son est caractérisé par son niveau et sa fréquence.

 

 

Le niveau sonore ou niveau de pression acoustique (Lp) caractérise l’amplitude du son.
Le niveau sonore s’exprime en Pascal (Pa). L’échelle de perception de l’oreille humaine étant très vaste, on utilise dans la pratique une échelle logarithmique pour caractériser l’amplitude sonore. Cette échelle réduite s’exprime en décibel (dB).
Le niveau sonore permet de définir la puissance d’un son.

La fréquence sonore :
Au sein de l’onde sonore, la pression fluctue un certain nombre
de fois autour de la pression atmosphérique. Le nombre de fluctuations par seconde définit la fréquence du son en hertz (Hz).
La période T est le temps entre 2 fluctuations en seconde
Plus la période T est longue, plus la fréquence est basse : on
obtient un son grave. A l’inverse si la période T est courte, la
fréquence est élevée : on obtient un son aigu.

 

La perception d’un son
Le seuil d’audibilité de l’oreille humaine permet la perception des sons dont la fréquence se situe entre 20 et 20 000 Hz : du bourdonnement (d’un moteur diesel par exemple) à basses fréquences (20-200 Hz) assez mal perçu par l’oreille humaine, aux
chuintements (d’une bouilloire par exemple) aux fréquences aiguës (2 000 à 20 000 Hz). La parole et la musique, très bien perçues par l’oreille, ont des fréquences médiums (200 à 2 000 Hz).
Les fréquences étudiées dans le cadre de l’acoustique du bâtiment se situent entre 100 et 5 000 Hz.

Les niveaux de bruit

L’analyse du bruit : du spectre du bruit au niveau sonore global
Dans l’acoustique du bâtiment, on rencontre rarement un son pur, d’une seule fréquence et avec une puissance propre. On
observe plutôt des mélanges de sons de fréquences et niveaux de puissances différents : des bruits.
La mesure acoustique réalisée dans un bâtiment ou dans un laboratoire à l’aide d’un sonomètre fournit un spectre du
bruit : il représente le niveau sonore pour toutes les fréquences mesurées.
Pour faciliter les échanges et les comparaisons au quotidien, le spectre du bruit est analysé conventionnellement par bande
de tiers d’octave et/ou bande d’octave, puis traité mathématiquement pour obtenir le niveau sonore global en dB ou dB(A)1.
C’est ce niveau sonore global que nous utilisons au quotidien pour classifier, comparer et additionner les performances
acoustiques entre elles.

Les règles d’addition des niveaux de bruits
Le niveau sonore s’exprime selon une échelle logarithmique, les règles d’addition classiques ne s’appliquent donc pas aux
niveaux de bruit. Par exemple, deux conversations identiques et simultanées, dont le niveau sonore est de 50 dB, ne donneront pas un niveau sonore de 100 dB, mais un niveau sonore de 53 dB.
Voici les règles d’addition applicables en fonction des niveaux de bruit considérés :
• Si les bruits sont de niveaux très différents
. Si l’écart des niveaux de bruit est supérieur à 10 dB, le bruit le plus fort masque le plus faible. C’est l’effet « de masquage »
lorsque qu’un son est rendu inaudible par un autre.

L’échelle des niveaux de bruit
L’échelle des niveaux de bruit ci-dessous permet d’organiser des bruits courants en fonction de la perception de l’oreille humaine : de l’ambiance calme d’une conversation à voix basse aux nuisances sonores provoquées par un avion au décollage.

Le confort acoustique :
Le confort acoustique est une notion subjective qui dépend de la perceptionde chaque individu.
> Cette perception sera influencée par divers facteurs : le même bruit pourra être perçu par un individucomme une nuisance sonore du fait de sa durée d’exposition à ce bruit, de son émergence durant une période de sommeil ou du souvenir attaché à ce bruit…

> Il est important de prendre en compte ces notions de physiologie et de psychologie dans l’acoustique (domaine de la psycho acoustique), car elles mettent en lumière la difficulté de traiter parfois des problèmes de nuisances sonores car la perception des bruits par l’oreille humaine, seul organe humain toujours en activité, n’est pas purement rationnelle…

Le fonctionnement acoustique des parois

Le cas des parois simples : la loi de masse expérimentale et la fréquence critique

Les parois simples sont constituées d’un seul matériau, leurs performances acoustiques varient selon la nature et la masse surfacique de ce dernier. Selon une loi expérimentale dite « loi de masse », leur indice d’affaiblissement acoustique (R) varie avec la fréquence. La fréquence critique est la fréquence à laquelle la paroi présente l’affaiblissement acoustique le plus faible.
Au-delà de cette fréquence l’indice d’affaiblissement croit de façon linéaire. La fréquence critique doit être en dessous de
100 Hz pour que la paroi soit performante acoustiquement. Cette fréquence peut être abaissée en augmentant l’épaisseur
de la paroi simple.


Le cas des parois doubles : l’effet masse-ressort-masse et la fréquence de résonance

Afin d’optimiser la performance acoustique des parois et d’en limiter le poids et l’épaisseur, on a recours aux systèmes de parois doubles (ou parois légères). Elles sont constituées de deux parois simples séparées par un vide d’air ou un isolant, et présentent de bien meilleures performance acoustique que les parois simples d’épaisseurs équivalentes
Dans le cas de parois doubles, on observe que l’indice R est plus faible à la fréquence de résonance du système. La fréquence de résonance dépend de la masse, de l’épaisseur et de la nature des éléments (matériaux et lame d’air/gaz) constituants la paroi. Chaque paroi double présente donc une fréquence de résonance qui lui est propre.
Pour que la double paroi présente une bonne performance acoustique sa fréquence de résonance doit se situer en dessous de 100 Hz. On peut déplacer la fréquence de résonance d’une paroi double en augmentant le vide entre les parements, la masse des parements ou en modifiant la nature de l’isolant.
Par exemple : Doubler la masse des parements déplace la fréquence de résonance dans les fréquences graves d’un tiers
d’octave, ce qui permet d’obtenir un gain d’isolement de 3 à 4 dB.

Les sources et modes de propagation du bruit

Déterminer la (ou les) source(s) de bruit, comprendre son (ou leurs) mode(s) de propagation constituent les premiers éléments à identifier avant de concevoir ou d’améliorer l’isolation acoustique d’un bâtiment (ou la correction acoustique d’un local).


Les sources du bruit

On distingue trois sources de bruits dans le domaine de l’acoustique du bâtiment :


Les bruits aériens
Les bruits aériens se propagent via l’air ambiant.
On distingue deux catégories de bruits aériens :
– les bruits aériens intérieurs, anciennement nommés bruits roses (bruit de conversation…)
– les bruits aériens extérieurs, anciennement nommés bruit routiers (bruit du trafic ferroviaire…).


Les bruits solidiens ou bruits d’impacts
Les bruits solidiens se transmettent par la mise en vibration des parois et structures.
Ils peuvent aussi être nommés bruits de chocs ou bruits d’impacts.
Ils concernent les bruits de pas, de chute d’objet…


Les bruits d’équipements
Les bruits d’équipements peuvent se transmettre à la fois via l’air ambiant et via une mise en vibrations (des parois,
de l’équipement…).
Les bruits d’équipements concernent les ascenseurs, les conduits de ventilations, les réseaux hydrauliques.


La propagation des bruits

La propagation des bruits se fait principalement selon un ou plusieurs des trois modes de propagation suivant :

Cas d’une source sonore ponctuelle (usine, discothèque,…)

En champs libre, dans un espace ouvert le niveau sonore décroît de 6 dB chaque fois que la distance par rapport à la source est doublée.
Note : dans des locaux fermés, cette valeur n’est atteinte que si les parois des locaux sont totalement absorbantes du point de vue acoustique

Cas d’une source linéaire (infrastructures routières et ferroviaires)
En l’absence de masque, le niveau sonore décroît de 3 dB chaque fois que la distance par rapport à la source est doublée.

Le traitement acoustique des locaux

Le traitement acoustique d’un local, de la conception jusqu’à la réalisation de l’ouvrage, doit intégrer toutes les sources possibles de propagation des bruits.
En effet, l’acoustique est un tout. Si dans un local il existe un élément qui présente une faible performance acoustique, c’est lui qui pilotera la performance de l’ensemble du local.
Cet élément peut provenir d’un problème de conception ou de mise en œuvre, par exemple une paroi qui présente une plus faible performance que l’ensemble, un percement qui favorise la transmission de bruit aérien, un élément de structure qui transmet le bruit d’un équipement.
Les transmissions non souhaitées à l’intérieur d’un local sont souvent nommées « transmissions parasites » alors que les
éléments qui les transmettent sont souvent appelés « ponts phoniques ».
Exemple de transmissions parasites

Une fois le local isolé des bruits en provenance de l’extérieur, il convient de traiter l’intérieur du local afin de limiter la réverbération des sons produits à l’intérieur du local.
Le traitement acoustique doit donc être pensé sur l’ensemble des parois d’un local sans négliger les transmissions parasites.


Conclusion :
Le traitement acoustique d’un bâtiment, dans le but d’obtenir le confort acoustique et la conformité aux exigences de performance réglementaire, sera basé sur une conception architecturale intégrant une isolation acoustique de qualité, associée à une correction acoustique adaptée à l’usage de chaque local du bâtiment.

Pour aller plus loin :

Essentiel 5 Introduction A Lacoustique Du Batiment 2016 1
PDF – 2,2 MB 37 téléchargements
Dgaln Exemples De Solutions Acoustiques Janvier 2014
PDF – 2,5 MB 36 téléchargements

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